高温作用后砂岩-混凝土黏结界面拉伸力学特性研究

作     者：苏海健 聂银江 蔚立元 封雨捷 刘嘉伟 Su Haijian;Nie Yinjiang;Yu Liyuan;Feng Yujie;Liu Jiawei

作者机构：中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 

出 版 物：《土木工程学报》 (China Civil Engineering Journal)

年 卷 期：2023年第56卷第7期

页      面：157-167页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(42077240)。 

主　　题：黏结界面 粗糙度 高温效应 拉伸强度 破坏模式 

摘      要：热灾害频发对地下工程的安全性提出了挑战,尤其围岩-衬砌黏结界面作为地应力传递的“纽带,对支护结构的稳定至关重要。文章对不同界面粗糙度的砂岩-混凝土组合圆盘开展25~800℃高温处理后的劈裂试验,结合单一材料性能、界面黏结机理和组合圆盘的破裂演化过程,分析了粗糙程度、温度效应对界面拉伸强度和劈裂模式的影响。结果表明:组成围岩-衬砌结构的混凝土和砂岩的物理力学性能均随温度的升高出现一定程度的劣化,且前者受热损伤程度远大于后者。高温作用下,热裂隙并不局限于界面过渡区,而是主要汇集在砂岩和混凝土结构内部;同时,组合体的拉伸强度基本介于两种材料强度之间,说明岩-混凝土黏结界面未必是组合结构的薄弱面。存在以JRC=5.86的阈值粗糙度,砂岩-混凝土组合试样的拉伸强度以此为界先降低而后增强,这种强度变化趋势在25~400℃温度范围内相当显著(降幅介于49.11%~59.31%,增幅达56.13%~69.79%),而600℃和800℃加热后强度变化基本趋于平缓(降低24.09%~28.85%,无明显回升)。破裂演化过程表明,随着加热温度的提高,组合试样的劈裂模式由端部压剪破坏向中部拉伸破坏过渡;增大界面粗糙度使得界面从端部单点起裂向多点复合断裂转变。